Дружимся с ESP
Последние пару лет практически все прототипирование несложных IoT-устройств я делаю на NodeMCU, хотя зачастую она и великовата по размеру, и дороговата, и избыточна по функционалу. А все потому, что имела неудачный опыт с ESP-01, которая совершенно не поддавалась прошивке. Сейчас пришло время преодолеть этот барьер и освоить другие железки, от которых мне нужно следующее — Wi-Fi и пины для подключения периферии.
В этой статье разберем подключение к платформе Интернета вещей наиболее популярных плат с интерфейсом Wi-Fi. Их можно использовать, чтобы управлять своим устройством дистанционно или чтобы снимать показания с сенсоров через интернет.
Несколько представленных в статье модулей (ESP-01, ESP-07, ESP-12E, ESP-12F) и плат (Goouuu Mini-S1, WeMos D1 mini и NodeMCU V2) базируются на контроллере ESP8266, использование которого позволяет простым и дешевым способом добавить в своё устройство беспроводную связь через Wi-Fi.
Так выглядит модельный ряд модулей на базе чипа ESP8266.
Последняя плата из тех, о которых я расскажу (ESP32 WROOM DevKit v1), построена на контроллере семейства ESP32 — более продвинутой по своим возможностям версии ESP8266.
Все представленные модели можно программировать и загружать прошивки через Arduino IDE точно так же, как при работе с Arduino.
Настройка среды программирования Arduino IDE
По умолчанию среда IDE настроена только на AVR-платы. Для платформ, представленных ниже, необходимо добавить в менеджере плат дополнительную поддержку.
1) Открываем среду программирования Arduino IDE.
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json, https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
4) В пункте меню Tools (Инструменты) -> Board (Плата) выбираем Boards manager (Менеджер плат).
Находим в списке платформы на ESP8266 и нажимаем на кнопку Install (Установить).
6) Надпись INSTALLED сообщает, что дополнения успешно установлены.
7) Аналогичным образом устанавливаем дополнение для ESP32.
8) Теперь нам доступны к программированию платформы с модулем ESP8266 и ESP32.
9) Для подключения плат к платформе Интернета вещей используем библиотеку EspMQTTClient. Чтобы ее установить, в пункте меню Tools (Инструменты) выбираем Manage Libraries (Управлять библиотеками). Находим и устанавливаем библиотеку EspMQTTClient. Может появиться сообщение об установке дополнительных библиотек. Выбираем “Install all”.
Примечание — Также для работы с платами понадобится установить драйверы CH340 (WeMos и Goouuu) и CP2102 (для остальных). Их отсутствие повлияет на то, найдет ли Arduino IDE COM-порт, к которому подключена плата.
Код прошивки
Для прошивки всех используемых ниже модулей используем один и тот же код.
- Установка Wi-Fi соединения
- Подключение к объекту на платформе Rightech IoT Cloud по протоколу MQTT
- Отправка рандомных значений по температуре («base/state/temperature») и влажности («base/state/humidity») каждые 5 секунд (PUB_DELAY)
- Получение сообщений о переключении света («base/relay/led1»)
#include "Arduino.h" #include "EspMQTTClient.h" /* https://github.com/plapointe6/EspMQTTClient */ /* https://github.com/knolleary/pubsubclient */ #define PUB_DELAY (5 * 1000) /* 5 seconds */ EspMQTTClient client( "", "", "dev.rightech.io", "" ); void setup() < Serial.begin(9600); >void onConnectionEstablished() < client.subscribe("base/relay/led1", [] (const String &payload) < Serial.println(payload); >); > long last = 0; void publishTemperature() < long now = millis(); if (client.isConnected() && (now - last >PUB_DELAY)) < client.publish("base/state/temperature", String(random(20, 30))); client.publish("base/state/humidity", String(random(40, 90))); last = now; >> void loop() Работоспособность кода будем проверять на платформе Rightech IoT Cloud, именно поэтому в качестве адреса MQTT-брокера указан dev.rightech.io. Идентификаторами клиентов служат идентификаторы объектов, созданных на платформе. Под каждую проверку я завела на платформе отдельный объект, именно поэтому во всех скринах кодов, которые будут далее представлены, отличается только строка .
Прим. — Можно подключаться и к одному и тому же объекту, тогда можно использовать один и тот же код для прошивки всех плат без изменений, однако следите, чтобы в таком случае платы не подключались к одному и тому же объекту одновременно, иначе случится коллизия.
Модули на базе ESP8266
Для работы с модулями на базе ESP8266 есть два варианта:
- Работа с AT командами (в стандартной прошивке Wi-Fi модуль общается с управляющей платой через «AT-команды» по протоколу UART);
- Wi-Fi модуль как самостоятельный контроллер (все представленные модули очень умные: внутри чипа прячется целый микроконтроллер, который можно программировать на языке C++ через Arduino IDE).
В статье будем рассматривать второй вариант — прошивка модулей в виде самостоятельного полноценного устройства. Здесь также есть два варианта прошивки с точки зрения железа:
Рассмотрим второй вариант — использовать адаптер на базе чипа CP2102 (например, такой https://www.chipdip.ru/product/cp2102-usb-uart-board-type-a?frommarket=https%3A%2F%2Fmarket.yandex.ru%2Fsearch%3Frs%3DeJwzSvKS4xKzLI&ymclid=16146772489486451735000001). Обязательно обратите внимание на то, чтобы адаптер позволял выдавать выходное напряжение 3.3 В, не больше!
1. ESP-01
ESP-01 — самый популярный модуль на ESP8266. PCB антенна обеспечивает дальность до 400 м на открытом пространстве.
Внешний вид
Питание
Родное напряжение модуля — 3,3 В. Его пины не толерантны к 5 В. Если вы подадите напряжение выше, чем 3,3 В на пин питания, коммуникации или ввода-вывода, модуль выйдет из строя.
Подключение периферии
2 порта ввода-вывода общего назначения
Распиновка
Подключение к IoT
Аппаратная часть
Контроллеры
Универсальные Wi-Fi и NB-IoT контроллеры для домашней и промышленной автоматизации: сбор и отправка показаний, учёт коммунальных ресурсов, защита от протечек воды и утечек газа, мониторинг температуры, давления и уровня жидкости, управление шаровыми кранами и реле.
Здесь вы можете выбрать и купить контроллер SAURES для дистанционного сбора показаний с приборов учета, защиты от протечки воды или утечки газа, контроля за газовым или котельным оборудованием. Контроллер – это центральный модуль, к которому, в зависимости от модели и решаемых задач, подключается различное совместимое оборудование. Он получает показания от подключенных счётчиков, контролирует состояние датчиков и при необходимости управляет исполнительными устройствами: шаровыми кранами и реле. Собранные данные контроллер регулярно передает на сервер.
Отличия контроллеров
- Канал передачи данных: Wi-Fi или NB-IoT
- Максимальное количество подключаемых аналоговых устройств: 2, 4, 8
- Максимальное количество подключаемых цифровых устройств по шине RS-485: 0, 8, 32
- Cпособ питания контроллера: батарейки, блок питания, комбинированное
- Возможность подачи резервного питания на подключенные устройства
- Спектр поддерживаемых устройств
В стоимость любого контроллера уже входят лицензии на подключение до 8 устройств к облачному сервису. Для подключения в облачном сервисе девятого и последующих устройств нужно приобрести лицензии в личном кабинете системы.
Облако SAURES или свой сервер
Физические лица могут использовать бесплатный кабинет нашего облака или забирать данные в свои системы через API личного кабинета. Бесплатный срок хранения данных в нашем облаке составляет 1 год. Есть платная услуга увеличения срока хранения до 3 лет.
Юридические лица могут получать и обрабатывать данные от контроллеров напрямую на своих серверах. Мы предоставим протокол обмена после подписания NDA (соглашения о неразглашении).
Как купить контроллеры
Вы можете купить контроллеры в нашем интернет-магазине — добавьте товар в корзину и оформите заказ. Мы доставляем оборудование курьером и пункты выдачи заказов по всей России, в Казахстан и Белоруссию. Заказать контроллеры с услугами подключения можно у наших официальных дилеров.